種植密度對高丹草農(nóng)藝性狀及飼用品質的影響

李 源，游永亮，趙海明，劉貴波，武瑞鑫，楊建忠

(河北省農(nóng)林科學院旱作農(nóng)業(yè)研究所 河北省農(nóng)作物抗旱研究重點實驗室，河北 衡水 053000)

種植密度對高丹草農(nóng)藝性狀及飼用品質的影響

李 源，游永亮，趙海明，劉貴波，武瑞鑫，楊建忠

(河北省農(nóng)林科學院旱作農(nóng)業(yè)研究所 河北省農(nóng)作物抗旱研究重點實驗室，河北 衡水 053000)

選擇光周期不敏感型冀草1號、光周期敏感型冀草2號高丹草(Sorghumbicolor×S.sudanense)為研究對象，通過設置不同種植密度處理，分別于抽穗期、開花期、乳熟期分析了高丹草農(nóng)藝性狀及飼用品質指標的變化規(guī)律。結果表明，抽穗―乳熟期，低密度(6.0萬～7.5萬株·hm-2)處理下，冀草1號、冀草2號高丹草的主莖直徑顯著高于高密度處理(30.0萬～37.5萬株·hm-2)(P<0.05)，但其它農(nóng)藝性狀無顯著差異(P>0.05)。乳熟期，不同種植密度對冀草1號高丹草的干草產(chǎn)量無顯著影響(P>0.05)，但15.0萬株·hm-2處理下的粗蛋白含量和相對飼用價值顯著高于7.5萬株·hm-2處理(P<0.05)；種植密度在30.0萬株·hm-2處理下，冀草2號高丹草的干草產(chǎn)量顯著高于12.0萬株·hm-2處理(P<0.05)；但12.0萬株·hm-2處理下的飼用品質指標與其它處理無顯著差異(P>0.05)。綜合得出，海河平原區(qū)，乳熟期刈割時，光周期不敏感型高丹草適宜種植密度為15.0萬株·hm-2，光周期敏感型高丹草適宜種植密度為12.0萬株·hm-2。

高丹草；種植密度；主莖直徑；干草產(chǎn)量；飼用品質；相對飼用價值

高丹草(Sorghumbicolor×S.sudanense)為一年生禾本科暖季型C4作物，是高粱(S.bicolor)與蘇丹草(S.sudanense)的F1代雜交種，其雜交優(yōu)勢強、生物產(chǎn)量高、飼用品質優(yōu)、抗逆性強，是適合平原農(nóng)區(qū)中低產(chǎn)田種植的一種高產(chǎn)、優(yōu)質、能量型飼草作物[1]。結合國家種植業(yè)結構調(diào)整規(guī)劃，高丹草在畜牧、水產(chǎn)養(yǎng)殖以及生態(tài)保護等領域表現(xiàn)出廣闊的應用前景[2]。目前，生產(chǎn)上應用的高丹草品種依據(jù)對光周期的敏感特性，可分為光周期敏感型、光周期不敏感型兩類，而光周期敏感型品種在日照長度大于12小時20分鐘的地區(qū)，會推遲開花期，具有營養(yǎng)時間長、葉量豐富、產(chǎn)草量高的特性[3-4]，正逐漸受到廣大種養(yǎng)戶的青睞。

規(guī)范化的高產(chǎn)栽培技術是飼用作物進一步示范推廣和生產(chǎn)利用的前提，而合理的種植密度則是影響其高產(chǎn)、優(yōu)質的關鍵因素[5-6]。近年來，在高丹草種植密度研究上：Marsalis等[7]研究得出，不同種植密度下飼草高粱的干物質含量與青貯玉米(Zeamays)差異不顯著；詹秋文等[8]得出，皖草2號高丹草適宜的種植密度為30.0萬株·hm-2;王云等[9]得出，天農(nóng)青飼1號高丹草種植密度以10.5萬～13.5萬株·hm-2為宜;梅艷等[10]得出，樂食高丹草在種植密度為93 360～105 450株·hm-2下可獲得較高的鮮草產(chǎn)量;李源等[11]得出，冀草1、2號高丹草的種植密度在7.5萬～37.5萬株·hm-2均可?？梢钥闯觯鲜鰧W者針對不同高丹草品種給出了不同生態(tài)區(qū)域的種植密度；然而，這些研究是在產(chǎn)量構成因素的基礎上給出了種植密度，且是一個生育時期的分析結果，卻忽略了不同生育時期、不同種植密度對產(chǎn)量和飼用品質的綜合分析。在光周期敏感型高丹草的研究上：Packer和Rooney[12]、Bean等[13]對光周期敏感型高丹草的雜交優(yōu)勢、產(chǎn)量和飼用品質進行了研究；李源等[14]和何振富等[15]分析了光敏型高丹草品種飼用品質性狀的變化規(guī)律；還有學者從關鍵基因表達和QTL水平上分析了高粱的光周期敏感特性[16-17]。但是，不同種植密度處理是否會對光周期敏感型高丹草品種的農(nóng)藝性狀、飼用品質性狀產(chǎn)生影響，還需要進一步的科學研究。因此，系統(tǒng)分析不同生育時期、不同種植密度處理對光周期不敏感型和光周期敏感型高丹草農(nóng)藝性狀與飼用品質的影響，為生產(chǎn)中高丹草規(guī)范化栽培、應用推廣提供理論依據(jù)和技術支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗地自然概況

試驗地位于河北省農(nóng)林科學院旱作農(nóng)業(yè)節(jié)水試驗站(115°42′ E， 37°44′ N)，海拔高度20 m，屬暖溫帶半干旱半濕潤季風氣候，年平均氣溫12.6 ℃，年平均降水量510 mm，其中70 %降水集中在7月―8月，無霜期206 d。試驗田土壤為粘質壤土，0―40 cm基礎土壤養(yǎng)分為：pH 8.09，全鹽量0.49 g·kg-1，有機質15.3 g·kg-1，全氮0.84 g·kg-1，堿解氮54.1 mg·kg-1，速效磷10.7 mg·kg-1，速效鉀185.1 mg·kg-1。前茬作物為飼用小黑麥(×TriticaleWittmack)。

1.2 試驗材料

試驗材料為冀草1號、冀草2號高丹草，均由河北省農(nóng)林科學院旱作農(nóng)業(yè)研究所選育，其中冀草1號是2009年國家高粱品種鑒定委員會鑒定的新品種，鑒定編號為國品鑒粱2009021；冀草2號是2010年國家草品種審定委員會審定的新品種，品種登記號為393。兩個品種的突出特征為：冀草1號高丹草為光周期不敏感型品種，在海河低平原區(qū)春播能正常抽穗結實；而冀草2號高丹草為光周期敏感型品種，在海河低平原區(qū)春播不能抽穗。

1.3 試驗設計

試驗采用隨機區(qū)組排列，3次重復，條播種植，每小區(qū)播種10行，行距40 cm，行長12 m，小區(qū)面積為48 m2，兩側設置保護區(qū)。本研究種植密度水平的處理是以高丹草種植密度水平的相關文獻為基礎[7-10]，同時結合高丹草的生產(chǎn)實際而設置的。每類品種各設置5個種植密度水平，其中，冀草1號高丹草的種植密度設置為7.5萬、15.0萬、22.5萬、30.0萬、37.5萬株·hm-2；考慮到冀草2號高丹草的分蘗性以及倒伏影響，將冀草2號高丹草的種植密度分別設置為6.0萬、12.0萬、18.0萬、24.0萬、30.0萬株·hm-2。種植密度水平的設置是通過五葉期定苗方式來確定的。

試驗于2014年6月1日播種，以冀草1號不同生育時期為參照，當冀草1號依次進入抽穗期、開花期、乳熟期時，同步對冀草1號、冀草2號兩個新品種進行農(nóng)藝性狀、飼用品質指標的測定；因冀草2號全生育期處于拔節(jié)狀態(tài)，不抽穗，測定時對應的生長天數(shù)分別為播種后61、71、81 d；當冀草1號達到乳熟期時，同時對不同種植密度處理下的小區(qū)進行產(chǎn)量刈割測定；取樣、測產(chǎn)的留茬高度均為15 cm。

試驗統(tǒng)一播種量為22.5 kg·hm-2，播種深度3～5 cm，采用旱作鐵茬播種技術進行播種，即在飼用小黑麥收獲后直接鐵茬播種高丹草，然后灌溉一次底墑水，灌水量為600 m3·hm-2，而后全生育期內(nèi)不再進行灌溉。于播后苗前采用38%莠去津懸浮劑均勻噴施地表防除雜草，用藥量為1 800～2 250 g·hm-2。

1.4 測定指標與方法

1.4.1 農(nóng)藝性狀 分別于試驗播種后61、71、81 d開始對冀草1號、冀草2號高丹草進行農(nóng)藝性狀的觀測。每次測定時，分別在每小區(qū)兩側200 cm范圍內(nèi)選取長勢均勻的單株5株進行測量。株高：測定從地面到植株新葉最高部位的絕對高度；主莖直徑：用游標卡尺測量距地面30 cm處主莖節(jié)間的直徑；主莖葉片數(shù)：統(tǒng)計單株主莖的葉片數(shù)；莖葉比和鮮干比：每小區(qū)取代表性的植株5株，人工將其莖和葉、穗分開，待自然風干后各自稱重，分別計算莖葉比和鮮干比；干物質含量：通過鮮干比折算而成；干草產(chǎn)量的測定：于2014年8月22日冀草1號達到乳熟期時開始，測產(chǎn)時先去掉每小區(qū)兩側邊行及行頭2 m的區(qū)域，對余下的中間行數(shù)以小區(qū)為面積稱小區(qū)鮮重，換算成全年鮮草產(chǎn)量，然后再通過鮮干比折算成干草產(chǎn)量。

1.4.2 飼用品質 分別于試驗播種后61、71、81 d開始取樣，測定冀草1號、冀草2號高丹草飼用品質性狀。每次取樣時，在每小區(qū)選取有代表性的5株鮮樣混合，人工切碎成3 cm左右的樣段，采用四分法，隨機取約500 g鮮樣，待自然風干后在80 ℃烘干至恒重。采用凱氏定氮法測定粗蛋白(crude protein，CP)含量[18]；采用蒽酮比色法測定可溶性糖含量(water soluble carbohydrate，WSC)[19]；采用van Soest法測定中性洗滌纖維(neutral detergent fiber，NDF)和酸性洗滌纖維(acid detergent fiber，ADF)的含量[20]；并計算相對飼用價值(relative feed value，RFV)[21]，計算公式為：

RFV=(DDM×DMI)/1.29；

DDM=88.9-0.779×ADF；

DMI=120/NDF.

式中：DDM(digestible dry matter，%)為可消化的干物質；DMI(dry matter intake，%)為單位體重家畜的粗飼料干物質隨意采食量。

1.5 數(shù)據(jù)處理

運用Excel 2007軟件對不同處理下的相關數(shù)據(jù)進行平均值計算，用SPSS 18.0軟件進行方差統(tǒng)計分析；表中所列數(shù)據(jù)均用“平均值±標準誤”表示。

2 結果與分析

2.1 不同種植密度對高丹草農(nóng)藝性狀的影響

2.1.1 不同種植密度對抽穗―開花期高丹草農(nóng)藝性狀的影響 分析表明(表1)，抽穗期光周期不敏感型冀草1號高丹草在不同種植密度處理下的主莖葉片數(shù)、莖葉比無顯著差異(P>0.05)；在30.0萬和37.5萬株·hm-2處理下的主莖直徑顯著低于7.5萬和15.0萬株·hm-2處理(P<0.05)；在15.0萬株·hm-2處理下的株高、干物質含量與其它處理無顯著差異(P>0.05)。相應的，播后61 d時，光周期敏感型冀草2號高丹草的株高、主莖葉片數(shù)、干物質含量及莖葉比在不同種植密度處理下均無顯著差異(P>0.05)，但30.0萬株·hm-2處理下的主莖直徑顯著低于6.0萬株·hm-2處理(P<0.05)。

分析得出(表1)，開花期光周期不敏感型冀草1號高丹草除在30.0萬和37.5萬株·hm-2處理下的主莖直徑顯著低于7.5萬和15.0萬株·hm-2處理外(P<0.05)，其它株高、主莖葉片數(shù)、干物質含量以及莖葉比在不同種植密度處理下均無顯著差異(P>0.05)。相應的，在播后71 d時，不同種植密度對光周期敏感型冀草2號高丹草農(nóng)藝性狀的影響與冀草1號相同：除高密度處理下(30.0萬株·hm-2)的主莖直徑顯著低于低密度處理(6.0萬株·hm-2)外(P<0.05)，其株高、主莖葉片數(shù)、干物質含量以及莖葉比在不同種植密度處理下均無顯著差異(P>0.05)。

表1 不同取樣時期不同種植密度對高丹草農(nóng)藝性狀的影響Table 1 Effect of plant density on agronomic traits of the Sorghum bicolor×S. sudanense in the different sampling period

注：同列不同小寫字母表示相同品種相同取樣時期不同種植密度水平之間差異顯著(P<0.05)。下表同。

Note: Different lowercase letters for the same varieties within the same column indicate significant difference in the characters at the 0.05 level at different plant densities; similarly for the following tables.

2.1.2 不同種植密度對乳熟期高丹草農(nóng)藝性狀的影響 分析得出(表1)，乳熟期不同種植密度處理下，冀草1號高丹草的株高、主莖葉片數(shù)、莖葉比、干物質含量以及干草產(chǎn)量均無顯著差異(P>0.05)；而在高密度處理下(37.5萬株·hm-2)的主莖直徑顯著低于低密度處理(7.5萬株·hm-2)(P<0.05)，15.0萬、22.5萬和30.0萬株·hm-2處理的主莖直徑與高密度和低密度處理間均無顯著差異(P>0.05)。

對光周期敏感型冀草2號高丹草的農(nóng)藝性狀分析得出(表1)，在播后81 d時，不同種植密度處理下，冀草2號高丹草的主莖葉片數(shù)、莖葉比、干物質含量均無顯著差異(P>0.05)；高密度處理下(30.0萬株·hm-2)的株高、干草產(chǎn)量顯著高于低密度處理(6.0萬株·hm-2)(P<0.05)，主莖直徑顯著低于低密度處理(P<0.05)；種植密度在12.0萬株·hm-2處理下的株高、主莖葉片數(shù)、主莖直徑、莖葉比及干物質含量與其它處理無顯著差異(P>0.05)，但干草產(chǎn)量顯著低于高密度處理(30.0萬株·hm-2) (P<0.05)。

2.2 不同種植密度對高丹草飼用品質的影響

2.2.1 不同種植密度對抽穗―開花期高丹草飼用品質的影響 分析得出(表2)，抽穗期光周期不敏感型冀草1號高丹草酸性洗滌纖維含量、中性洗滌纖維含量及相對飼用價值在不同種植密度處理下無顯著差異(P>0.05)；除7.5萬株·hm-2處理外，其它種植密度處理下的粗蛋白含量無顯著差異(P>0.05)；37.5萬株·hm-2處理下的可溶性糖含量顯著高于7.5萬株·hm-2處理(P<0.05)，但與其它處理間無顯著差異(P>0.05)。相應的，在播后61 d時，光周期敏感型冀草2號高丹草的粗蛋白含量、酸性洗滌纖維含量、中性洗滌纖維含量、可溶性糖含量及相對飼用價值在不同種植密度處理下均無顯著差異(P>0.05)。

表2 不同取樣時期不同種植密度對高丹草飼用品質的影響Table 2 Effect of plant density on forage quality traits of the Sorghum bicolor×S. sudanense in the different sampling period

分析得出(表2)，開花期光周期不敏感型冀草1號高丹草在37.5萬株·hm-2處理下粗蛋白含量顯著低于7.5萬株·hm-2處理(P<0.05)，但與其它處理間無顯著差異(P>0.05)；而其它飼用品質指標在不同種植密度處理下無顯著差異(P>0.05)。相應的，在播后71 d時，光周期敏感型冀草2號高丹草的粗蛋白含量、酸性洗滌纖維含量、中性洗滌纖維含量、可溶性糖含量及相對飼用價值在不同種植密度處理下均無顯著差異(P>0.05)。

2.2.2 不同種植密度對乳熟期高丹草飼用品質的影響 對光周期不敏感型冀草1號高丹草的飼用品質分析得出(表2)，乳熟期，不同種植密度處理下，冀草1號高丹草的酸性洗滌纖維、中性洗滌纖維含量、可溶性糖含量無顯著差異(P>0.05)，但在15.0萬株·hm-2種植密度下，其粗蛋白含量顯著高于其它處理(P<0.05)，種植密度在15.0萬株·hm-2處理下的相對飼用價值顯著高于7.5萬株·hm-2處理，但與其它處理無顯著差異(P>0.05)。

在播后81 d時，對光周期敏感型冀草2號高丹草的飼用品質分析得出(表2)，不同種植密度處理下，冀草2號高丹草的粗蛋白含量在7.1%～7.9%，酸性洗滌纖維含量在35.2%～37.1%，中性洗滌纖維含量在54.8%～58.0%，可溶性糖含量在11.2～15.2 mg·g-1，相對飼用價值在97.6～104.4；方差分析顯示，不同種植密度處理對冀草2號高丹草的飼用品質指標無顯著影響(P>0.05)。

3 討論與結論

有研究表明，不同種植密度會導致高丹草(飼草高粱)莖稈直徑的變化，隨著種植密度的增加，其主莖直徑逐漸減小[22-25]。本研究得出的結論與此相同，即隨著種植密度的增加，光周期不敏感型、光周期敏感型高丹草的主莖直徑逐漸減小。然而，高丹草主莖直徑的差異是否會影響到其群體的飼用品質？這是在實際生產(chǎn)中人們更為關注的問題。本研究通過分析抽穗期、開花期、乳熟期3個生育時期下不同種植密度對高丹草農(nóng)藝性狀、飼用品質性狀的變化規(guī)律得出，從抽穗期開始，不同種植密度處理下，光周期不敏感型、光周期敏感型高丹草主莖直徑的差異并不會對其群體的飼用品質產(chǎn)生影響，這可能與高丹草的群體密度和競爭生長有關[25-26]，在低種植密度處理下，單株發(fā)育空間較大，能有效地利用光、溫、水等資源，促使植株莖稈橫向發(fā)展，然而，由于高丹草具有較強的分蘗性，在單株主莖橫向增粗的同時，也促進了分蘗莖的形成和生長；隨著種植密度的進一步增大，光、溫、水資源有限，單株競相生長，使得高種植密度處理下單株各分蘗莖均勻生長、直徑差異不明顯；因此可能造成不同種植密度處理下的群體密度是一致的，沒有顯著差異。同時在品質測定的取樣方式上，采用的是以整個單株為整體(包括分蘗莖)進行的取樣，并不是選取的主莖單株；這樣可能導致群體飼用品質差異不顯著的結果。這也說明以群體為基礎分析不同密度處理下的飼用品質才更具有科學意義。

在高丹草種植密度的研究上，皖草2號高丹草適宜種植密度為30.0萬株·hm-2[8]，天農(nóng)青飼1號高丹草種植密度以10.5萬～13.5萬株·hm-2為宜[9]，樂食高丹草在種植密度93 360～105 450株·hm-2下可獲得較高的鮮草產(chǎn)量[10]。不同學者針對不同品種研究了不同生態(tài)區(qū)域的種植密度。在海河平原區(qū)，冀草1號、冀草2號高丹草在抽穗期刈割時，種植密度在7.5萬～37.5萬株·hm-2均可[1]，然而并不清楚更準確的適宜種植密度。本研究在此基礎上，通過進一步分析乳熟期不同種植密度對高丹草農(nóng)藝性狀、飼用品質性狀的變化規(guī)律得出了高丹草乳熟期青貯利用時，光周期不敏感型高丹草的干草產(chǎn)量隨種植密度的增加無顯著變化，光周期敏感型高丹草的干草產(chǎn)量隨著種植密度的增加顯著增加。詹秋文等[8]、Snider等[25]研究表明，種植密度的增大還會導致光周期敏感型高丹草倒伏現(xiàn)象的發(fā)生；而且種植密度過大，也會由于播量增加導致播種成本增加。綜合分析得出，海河平原區(qū)，乳熟期刈割時，光周期不敏感型高丹草適宜種植密度為15.0萬株·hm-2，光周期敏感型高丹草適宜種植密度為12.0萬株·hm-2。

與以往只針對高丹草一個生育時期的種植密度研究相比，本研究綜合分析了抽穗期、開花期、乳熟期3個生育時期下種植密度對高丹草農(nóng)藝性狀和飼用品質指標的變化規(guī)律，研究結果更具有科學性。研究初步明確了種植密度對高丹草農(nóng)藝性狀和飼用品質的影響，也進一步明確了光周期不敏感型、光周期敏感型兩種不同類型高丹草的適宜種植密度，為高丹草進一步的示范推廣、生產(chǎn)利用提供了理論依據(jù)。然而不足的是，試驗只分析了一年的數(shù)據(jù)，而且只對第1茬草的農(nóng)藝性狀與飼用品質進行了分析，并沒有對再生草的產(chǎn)量、品質進行研究，同時也忽略了不同種植密度下對高丹草群體莖數(shù)、抗倒性的調(diào)查[25,27]，事實上，在綜合考慮這些因素的基礎上，再進行一年的重復試驗會得到更好的結果。

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(責任編輯 王芳)

Effect of plant density on agronomic traits and forage quality forSorghumbicolor×S.sudanense

Li Yuan, You Yong-liang, Zhao Hai-ming, Liu Gui-bo, Wu Rui-xin, Yang Jian-zhong

(Dryland Farming Institute, Hebei Academy of Agricultural and Forestry Sciences, Key Laboratory for Crop Drought Resistance of Hebei Province, Hengshui 053000, China)

This study aimed to discover the differences in agronomic traits and forage quality at different plant densities ofSorghumbicolor×S.sudanense. A field small-plot experiment was conducted in the Haihe lowland plain, in which ‘Jicao 1’ and ‘Jicao 2’ were used for photoperiod insensitivity and photoperiod sensitivity of the experimental material, respectively. These correlative characteristic indexes, including the agronomic traits and forage quality, were analysed at different plant density treatments during the individual stages of heading, flowering, and milk. These results showed that the stem diameters of ‘Jicao 1’ and ‘Jicao 2’ at the low plant density (60 000～75 000 plant·ha-1) were significantly higher than the high plant density (300 000～375 000 plant·ha-1) from the heading to the milk stage (P<0.05), whereas there was no significant differences in the plant height, leaf number, ratio of stem∶leaf, and dry matter content (P>0.05). There was no significant differences in the dry yield of ‘Jicao 1’ under different treatments (P>0.05), but the content of crude protein and the relative feed value of ‘Jicao 1’ at the 150 000 plant·ha-1were significantly higher than at 75 000 plant·ha-1during the milk stage (P<0.05). The hay yield of ‘Jicao 2’ at the 300 000 plant·ha-1was significantly higher than at 120 000 plant·ha-1(P<0.05), but there was no significant differences between the treatment of 120 000 plant·ha-1and other treatments on the content of forage quality for ‘Jicao 2’ during the milk stage. According to the comprehensive analysis, the suitable plant density of the photoperiod insensitiveSorghumbicolor×S.sudanensewas 150 000 plant·ha-1, and the photoperiod sensitive variety was 120 000 plant·ha-1when cutting during the milk stage in the Haihe lowland plains.

Sorghumbicolor×S.sudanense; plant density; stem diameter; hay yield; forage quality; relative feed value

Liu Gui-bo E-mail:lgb2884@126.com

10.11829/j.issn.1001-0629.2017-0045

2017-01-21 接受日期：2017-04-14

河北省渤海糧倉科技示范工程項目；現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術體系建設專項資金(CARS-35-24)；河北省科技廳科技支撐項目(14226335D)；衡水市農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新平臺項目(16018)

李源(1981-)，男，山西翼城人，副研究員，博士，主要從事高丹草育種及栽培技術研究。E-mail：gsly868@163.com

劉貴波(1965-)，男，河北武強人，研究員，碩士，主要從事牧草育種及栽培技術研究。E-mail：lgb2884@126.com

S544+.9;S504.7

A

1001-0629(2017)08-1686-08

李源，游永亮，趙海明，劉貴波，武瑞鑫，楊建忠.種植密度對高丹草農(nóng)藝性狀及飼用品質的影響.草業(yè)科學,2017,34(8)：1686-1693.

Li Y,You Y L,Zhao H M,Liu G B,Wu R X,Yang J Z.Effect of plant density on agronomic traits and forage quality forSorghumbicolor×S.sudanense.Pratacultural Science，2017,34(8)：1686-1693.